L'air, l'eau, les montagnes, les animaux, les plantes, votre corps, la chaise sur laquelle vous êtes assis, en bref, tout ce que vous voyez, touchez, sentez, depuis le plus lourd jusqu'au plus léger, tout est formé d'atomes. Chaque page du livre que vous tenez entre vos mains comprend des milliards d'atomes. Les atomes sont des particules tellement minuscules qu'il est impossible d'en voir un seul même avec le plus puissant des microscopes. Le diamètre d'un atome n'est que de l'ordre d'un millionième de millimètre.
Il est impossible qu'un être humain puisse se représenter cette taille. Essayons donc de l'expliquer avec un exemple:
Imaginez que vous avez une clé dans votre main. Il vous est bien sûr impossible de voir les atomes dans cette clé. Pour voir les atomes, vous devez grossir la clé dans votre main jusque dans les proportions du monde. Une fois que la clé devient aussi grande que la Terre, alors chacun de ses atomes est de la grosseur d'une cerise.13
Prenons un autre exemple afin de comprendre cette minuscule taille et comment tout est composé d'atomes:
Supposons que nous voulions compter tous les atomes dans un seul grain de sel et supposons que nous sommes capable de compter un milliard (1.000.000.000) d'atomes par seconde. En dépit de notre habileté considérable, nous aurons besoin de cinq cent ans pour compter tous les atomes compris dans ce minuscule grain de sel.14
Qu'y a-t-il donc à l'intérieur d'une structure aussi petite?
En dépit de sa taille extrêmement petite, il y a un système complexe, unique et parfait à l'intérieur de l'atome, comparable en sophistication au système que nous voyons dans l'univers en entier.
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Les protons et les électrons sont composés de groupes de 3 quarks. |
Chaque atome est composé d'un noyau et d'un nombre d'électrons circulant sur des orbites à de très grandes distances du noyau. À l'intérieur du noyau se trouvent d'autres particules appelées protons et neutrons.
Dans ce chapitre, nous allons examiner la structure extraordinaire de l'atome qui constitue le fondement de toute chose animée ou inanimée, et voir comment les atomes se combinent pour former des molécules et, au final, la matière.
LA PUISSANCE CACHÉE DANS LE NOYAU
Le noyau est situé précisément au centre de l'atome et est constitué d'un certain nombre de protons et de neutrons selon les propriétés de l'atome. Le rayon du noyau fait dix millièmes de fois le rayon de l'atome. Pour exprimer cela en nombres, le rayon de l'atome est de 10-8 (0,00000001) cm et le rayon du noyau est de 10-12 (0,000000000001) cm. Par conséquent, le volume du noyau est égal à dix milliardièmes du volume de l'atome.
Puisque nous ne pouvons pas nous représenter cette immensité (il vaudrait mieux dire cet espace minuscule), reprenons notre exemple de la cerise. Examinons le noyau à l'intérieur des atomes que nous représentons de la taille d'une cerise quand la clé dans notre main a été grossie à la taille de la Terre. Mais cette recherche ne mènera à rien car même à cette échelle, il nous est absolument impossible de voir le noyau, qui est toujours extrêmement petit. Si nous voulons vraiment le voir, nous devons changer de nouveau d'échelle. La cerise représentant notre atome doit de nouveau être grossie et devenir une énorme balle de deux cent mètres de diamètre. Même à cette échelle incroyable, le noyau de notre atome ne serait pas plus gros qu'un petit grain de poussière.15
Quand on compare le diamètre du noyau qui fait 10-13 cm et le diamètre de l'atome qui fait 10-8 cm, nous arrivons au résultat suivant: si nous supposons que l'atome est une sphère, et que nous voulons remplir complètement cette sphère avec des noyaux, nous aurons besoin de 1015 (1.000.000.000.000.000) noyaux.16
Il y a cependant une chose encore plus surprenante que cela: bien que sa taille soit d'un dix milliardième de celle de l'atome, la masse du noyau comprend 99,95% de la masse de l'atome. Comment est-ce possible qu'une chose constitue pratiquement toute une masse donnée, alors que d'un autre côté, elle n'occupe pratiquement aucun espace?
La raison en est que la densité comprenant la masse de l'atome n'est pas distribuée uniformément à travers tout l'atome. C'est-à-dire que pratiquement toute la masse de l'atome est accumulée dans le noyau. Disons que vous possédez une maison de 10 milliards de mètres carrés et que vous deviez placer tous les meubles de la maison dans une pièce d'un mètre carré. En êtes-vous capables? Bien sûr que non. Cependant, le noyau atomique est capable de le faire grâce à une formidable force qui est différente de toute autre force dans l'univers. Cette force est la "force nucléaire forte", une des quatre forces fondamentales dans l'univers que nous avons mentionnée dans le chapitre précédent.
Nous avions noté que cette force, la plus puissante des forces de la nature, maintient le noyau de l'atome intact et l'empêche de se fragmenter. Tous les protons du noyau ont des charges positives et ils se repoussent les uns des autres à cause de la force électromagnétique. Cependant, grâce à la force nucléaire forte, qui est 100 fois plus puissante que la force répulsive des protons, la force électromagnétique devient inefficace, et ainsi les protons sont maintenus ensemble.
Pour résumer, il existe deux forces importantes agissant l'une sur l'autre à l'intérieur d'un atome qui est si petit que nous ne pouvons le voir. Le noyau est capable de rester cohérent à cause des valeurs précises de ces forces.
Quand on considère la taille de l'atome et le nombre d'atomes dans l'univers, il est impossible de ne pas remarquer qu'il y a un équilibre et une conception fantastiques à l'œuvre. Il est clair comme de l'eau de roche que les forces fondamentales dans l'univers ont été créées d'une manière très spéciale avec une grande puissance et une grande sagesse. La seule chose à quoi ceux qui rejettent la foi en Dieu ont recours n'est rien d'autre que l'affirmation que tout ceci est apparu à la suite de "coïncidences". Des calculs de probabilités, cependant, mettent scientifiquement la probabilité que les équilibres de l'univers se soient formés par "coïncidences" à "0". Tout ceci est une preuve évidente de l'existence de Dieu et de la perfection de Sa création.
… Mon Seigneur embrasse tout dans Sa science. Ne vous rappelez-vous donc pas? (Sourate al-An'am: 80)
L'ESPACE DANS L'ATOME
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L'espace entre les protons et les électrons de l'atome est aussi large que l'espace sur la carte ci-dessus. |
espace? Réfléchissons un instant. En termes simples, l'atome est constitué d'un noyau, autour duquel tournent des électrons. Il n'y a rien d'autre entre le noyau et les électrons. Cette distance microscopique à l'intérieur de laquelle rien n'existe" est en fait une grande distance à l'échelle atomique. On peut illustrer cette échelle de la manière suivante: si une bille d'un centimètre de diamètre représente l'électron le plus près du noyau, alors le noyau sera à un kilomètre de distance de cette bille.17 On peut citer l'exemple suivant pour expliciter cette distance:
Il existe un très grand espace entre les particules fondamentales. Si j'imagine que le proton d'un noyau d'oxygène est l'extrémité d'une épingle reposant sur la table devant moi, alors l'électron qui tourne autour dessine un cercle qui passe à travers la Hollande, l'Allemagne et l'Espagne (celui qui écrit ces lignes vit en France).
Par conséquent, si tous les atomes de mon corps se rapprochaient les uns des autres jusqu'à se toucher, vous ne pourriez plus me voir. En fait, vous ne pourriez plus me voir à l'œil nu. Je serais aussi petit qu'un minuscule grain de poussière de la taille de quelques millièmes de millimètre.18
À ce point, nous réalisons qu'il y a une similitude entre les espaces les plus grands et les plus petits connus dans l'univers. Quand nous regardons vers les étoiles, nous voyons encore un vide similaire à celui des atomes. Il existe des espaces vides de milliards de kilomètres entre les étoiles et entre les galaxies. Cependant, dans ces deux types de vide, un ordre qui est au-delà de la compréhension humaine prédomine.
À L'INTÉRIEUR DU NOYAU: LES PROTONS ET LES NEUTRONS
Jusqu'en 1932, on pensait que le noyau était uniquement constitué de protons et d'électrons. On a alors découvert qu'il n'y avait pas d'électrons mais des neutrons dans le noyau en plus des protons (le célèbre scientifique Chadwick prouva en 1932 l'existence des neutrons dans le noyau et il obtint un Prix Nobel pour cette découverte). L'humanité ne connaît la structure réelle de l'atome que depuis une date aussi récente.
Nous avons mentionné auparavant combien est petit le noyau de l'atome. La taille d'un proton qui est capable de tenir dans le noyau atomique est 10-15 mètres.
Vous pourriez penser qu'une particule aussi petite n'a aucune signification dans votre vie de tous les jours. Cependant ces particules, qui sont tellement petites qu'elles sont incompréhensibles pour l'esprit humain, forment la base de toutes les choses que vous apercevez autour de vous.
LA SOURCE DE LA DIVERSITÉ DANS L'UNIVERS
109 éléments ont jusqu'ici été identifiés. L'univers entier, notre Terre, et tous les êtres animés et inanimés sont formés par l'arrangement de ces 109 éléments selon diverses combinaisons. Jusqu'à maintenant, nous avons vu que tous les éléments sont constitués d'atomes qui sont similaires les uns aux autres et qui, à leur tour, sont constitués des mêmes particules. Donc si tous les atomes constituant les éléments sont constitués des mêmes particules, qu'est-ce qui fait que les éléments diffèrent les uns des autres et cause la formation de matières infiniment diverses?
C'est le nombre de protons dans le noyau des atomes qui différencie principalement les éléments entre eux. Il y a un proton dans l'atome d'hydrogène, l'élément le plus léger, 2 protons dans l'atome d'hélium, le second élément le plus léger, 79 protons dans l'atome d'or, 8 protons dans l'atome d'oxygène et 26 protons dans l'atome de fer. Ce qui différencie l'or du fer et le fer de l'oxygène, ce sont tout simplement les nombres différents de protons dans leurs atomes. L'air que nous respirons, nos corps, les plantes et les animaux, les planètes dans l'espace, les choses animées et les choses inanimées, l'amer et le sucré, le solide et le liquide, tout… tout ceci est en fin de compte constitué de protons, de neutrons et d'électrons.
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Ce qui est à l'origine de la différence entre les éléments est le nombre de protons dans le noyau de leurs atomes. C'est la différence qui rend les matériaux montrés ci-dessus paraître si différents les uns des autres. |
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